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尽管氧是宇宙中第三大丰富的元素，在超热、超密集的恒星核心中锻造而成，但要保持氧分子存在是很困难的。这是因为氧喜欢发生反应；它可以与元素周期表上的几乎所有其他元素形成化合物。那么地球是如何拥有一个由大约 21% 的氧气组成的大气层的呢？
答案是被称为蓝藻或蓝绿藻的微小生物。这些微生物进行光合作用：利用阳光、水和二氧化碳产生碳水化合物，是的，还有氧气。事实上，地球上所有的植物都结合了共生的蓝藻（被称为叶绿体），直到今天都为它们进行光合作用。
在这些蓝藻进化之前的某个不为人知的漫长时期，在太古代期间，更原始的微生物以真正老式的方式生活：厌氧。这些古老的生物及其今天的“极端微生物”后代在没有氧气的情况下茁壮成长，依靠硫酸盐来满足它们的能量需求。
但大约 24.5 亿年前，硫的同位素比发生了转变，这表明氧气首次成为地球大气的重要组成部分，根据 2000 年《科学》杂志上的一篇论文。大约在同一时间（以及此后漫长的岁月里），氧化铁开始出现在古代土壤中，并且铁带沉积在海底，这是海水中与氧气发生反应的产物。
“看起来好像氧气大约在 27 亿到 28 亿年前首次产生。它大约在 24.5 亿年前进入大气层，”宾夕法尼亚大学的访问学者地球化学家迪克·荷兰说。“看起来，产生氧气的生物的出现与大气层的实际氧化之间存在一段明显的时间间隔。”
因此，科学家们所称的“大氧化事件”可以确定一个日期和一个罪魁祸首，但仍然存在谜团。 24.5 亿年前发生了什么，使得蓝藻得以接管？当时氧气水平是多少？为什么又过了一十亿年——科学家们称之为“乏味的十亿年”——氧气水平才上升到足以使动物进化的程度？
最重要的是，大气中的氧气量是如何达到目前的水平的？“为什么它应该平衡在 21% 而不是 10% 或 40% 并不容易，”宾夕法尼亚州立大学的地球科学家詹姆斯·卡斯廷指出。“我们不太了解现代氧气控制系统。”
气候、火山活动、板块构造在不同时期都对调节氧气水平起着关键作用。然而，还没有人提出一个可靠的测试来确定地质记录中任何给定时间的大气氧气含量。但有一点是明确的——地球大气中氧气的起源源于一件事：生命。